​邻近地球的TRAPPIST-1恒星系统中存在拥有类似于地球原始大气层的岩石行星

邻近地球的TRAPPIST-1恒星系统中存在拥有类似于地球原始大气层的岩石行星

邻近地球的TRAPPIST-1恒星系统中存在拥有类似于地球原始大气层的岩石行星

（报道）据新浪科技（任天）：国外媒体报道，2017年2月，美国宇航局宣布邻近地球的TRAPPIST-1恒星系统中存在不少于7颗岩石行星！从那时起，天文学家进行了各种后续观察和研究，希望对这些系外行星更多地了解，他们一直试图了解位于该恒星宜居带的行星是否适宜生命存活。

之前许多研究都关注TRAPPIST-1系统中的行星表面是否有充足的水，但同样重要的问题是它们是否有大气层，在近期一项研究中，一支研究小组对迄今为止所有TRAPPIST-1系统行星的观察进行了综述，他们指出，依据前期观察结果，该恒星系统中的行星存在大气层。

该研究发表在近期出版的《天体生物学杂志》上，是一支国际研究小组做出的结论，该国际研究小组成员来自：日内瓦天文台（GAO）、伯尔尼大学、波尔多天体物理实验室（LAB）、伦敦帝国理工学院天体物理学研究小组、以及科罗拉多大学大气和空间物理实验室（LASP）。

最初，来自比利时列日大学的天文学研究小组利用凌日光谱学探测到TRAPPIST-1系统中的3颗系外行星，基于该方法，天文学家监测到TRAPPIST-1恒星光度变化，这是行星掠过恒星前方的结果（相对于观察者的角度）。

该恒星系统被命名为TRAPPIST-1，用于纪念探测这些天体的天文仪器，即位于智利拉西拉天文台和摩洛哥de l’Oukaïmeden天文台的“凌日行星和星子小型望远镜阵列（TRAPPIST）”。2017年2月，科学家再次确认了4颗系外行星的存在。

从那时起，TRAPPIST-1系统就被天文学家视为系外行星研究的最佳候选者，其中有许多原因，日内瓦天文台博士后研究员马汀·图尔贝特（Martin Turbet）称，TRAPPIST-1系统非常适合于生命宜居性研究，因为它是由适宜居住的系外行星组成的行星系统，易于观察，因此天文学家使用望远镜可观察它，TRAPPIST-1距离地球仅39光年，我们经常观测到该行星系统存在凌日现象，现已证实TRAPPIST-1是一颗半径很小的超冷矮星。

简而言之，该恒星周围存在7颗系外行星，这意味着我们有许多次机会观测到该系统的凌日现象。在该情况下，当恒星释放的光环绕行星并穿过它的大气层时，天文学家能够收集到行星的光谱（该过程被称为透射光谱），然后科学家能够检查这些数据，从而确定存在哪些化学元素。

由于TRAPPIST-1是一颗M类型红矮星，质量较低，温度较低，相对于其他类型恒星较昏暗，从该系统行星获得的透射光谱不太可能符合“凌日光源效应（TLSE，或简称为恒星污染）”。

然而，迄今为止并不是所有的研究都令人鼓舞，事实上，多项研究表明，对于一些TRAPPIST-1系统行星而言，水可能构成它们质量的很大一部分（使它们成为“水世界”）。此外，基于红矮星的属性，TRAPPIST-1容易爆发耀斑，可能会对其行星大气层造成严重破坏。

一些研究显示，环绕红矮星的系外行星仍然适宜生命存活，只要它们拥有充足的大气层和云层覆盖来应对辐射，为了评估TRAPPIST-1行星是否具备这种大气层的可能性，图尔贝特和同事分析了迄今在TRAPPIST-1系统观测的所有数据资料。

这些资料包括：对该系统行星的凌日观测、行星的密度测量、透射光谱分析、系统辐照环境、行星形成和迁移的理论、行星轨道稳定性、气候模型、以及行星在太空中损失多少气体的模型分析。

图尔贝特说：“我们回顾了关于该话题的所有研究，从可用的最佳望远镜（哈勃太空望远镜、斯皮策太空望远镜、甚大望远镜等）至最复杂的理论模型，例如：三维数值气候模型。”

最终，他们的发现非常令人振奋，首先，他们能确定TRAPPIST-1系统多数行星是没有云层、存在低分子量大气层，类似于地球原始大气层；其次，他们发现更令人信服的证据，显示那些存在大气层的行星很可能是由原子质量更高的元素组成，正如图尔贝特所描述的那样：“我们可以确定7颗TRAPPIST-1行星的大气层不太可能以氢为主，我们还认为如果TRAPPIST-1行星的大气层存在的话，很可能是以二氧化碳、氧气或者水为主的。”

换句话讲，在7颗TRAPPIST-1行星中，那些存在大气层的行星极有可能存在生命，这意味着二氧化碳是一种必不可少的气候稳定剂，是生物体进行光合作用、生成氧气、氮气和水等挥发性元素所必需的。它还包括云层覆盖度，这不仅是水存在的迹象，而且还提供了抵御恒星辐射的保护。

然而不幸的是，图尔贝特和同事无法断定TRAPPIST-1行星大气层中包含所有生命宜居元素，然而，基于我们目前对该系统的了解，无法对这些行星的宜居性进行准确判断。最后，要想知道这个系统中的系外行星是否适宜居住，还需要新一代望远镜的勘测数据进行证实。

图尔贝特说：“新一代的太空任务——詹姆斯·韦伯太空望远镜和近红外陆基光谱仪，将有能力探测较重的分子，例如：二氧化碳、氧气、甲烷等，因此这些探测器有可能勘测TRAPPIST-1系统中的行星是否存在大气层，如果是这样，其大气层的组成元素包括什么？”

目前，詹姆斯·韦伯太空望远镜计划2021年发射升空，而近红外陆基光谱仪预计在10年内装配完成。基于这些未来功能强大的探测器，天文学家有望最终揭晓银河系是否存在地外生命！